水质监测对水环境的保护作用研究

王 蕾

(青岛市生态环境局莱西分局 山东青岛 266600）

引言

水是人类生存和发展的基础，而水质的好坏直接关系到人民群众的健康和经济社会的可持续发展。随着工业化、城市化的快速发展，水环境污染问题日益突出。因此，建立完善的水质监测体系，科学评估水质状况，对于保护水环境、实现可持续发展具有重要意义。

1 水质监测的概念

水质监测是指对水体的物理、化学和生物学特性进行定量和定性分析以评估其健康状况的过程，是确保饮用水、环境水和工业用水符合安全标准的重要手段之一。水质监测的目的是检测和监测水中的各种污染物，包括有机物、无机物、悬浮物、微生物等，并评估其对水质的影响。它通常涉及采集水样、进行实验室测试和数据分析，以了解水体的各项指标，如pH、溶解氧、浊度、温度、营养物质含量和微生物污染等。水质监测可应用于各种领域，包括饮用水供应、水处理厂、河流湖泊保护、水产养殖、游泳池管理等。通过定期监测水质，可以及早发现并解决水体污染问题，保障人类健康和生态环境的持续发展。现代水质监测通常结合了传感器技术、自动化设备和远程监控系统，使监测更加高效和准确。此外，相关部门和组织也会建立水质标准和监测网络，以确保水质数据的可靠性和公正性。

2 我国水污染现状

在我国水污染是一个长期存在且仍然严峻的问题。国内水污染源主要包括工业废水排放、农业面源污染、生活污水排放、水资源过度开采、水生态环境破坏5 个方面。

2.1 工业废水排放

工业生产过程中的废水排放是水污染的主要来源之一。一些工厂和企业未能有效处理废水，导致大量有毒有害物质进入水体，对水质造成严重影响。

2.2 农业面源污染

农业活动中的农药、化肥和畜禽养殖废弃物等，通过农田径流和地下水渗漏，进入河流和湖泊，引发了农业面源污染。这种污染严重影响水体的生态平衡，并且在一定程度上危害人类健康。

2.3 生活污水排放

城市和乡村的生活污水包括家庭污水、医疗废水和乡村生活污水3 种，由于缺乏适当的污水处理设施，这些污水直接或间接排入水体，其中的有机物、细菌和营养物质会对水体质量产生负面影响，对城市和乡村水环境造成危害。

2.4 水资源过度开采

社会经济的发展使得水资源需求急剧增加，导致一些地区对地下水和河流水过度开采，不仅造成了地下水位下降，还引发了水体富营养化、水源枯竭和生态系统退化等问题。

2.5 水生态环境破坏

水污染直接威胁着生物多样性和生态系统的健康。水体中的污染物会对水生动植物造成毒害，破坏生态链条，导致生物灭绝、生态系统失衡等问题[1]。为了改善国内水污染现状，我国政府采取了包括建设污水处理厂、加强环保法规的执行、限制工业排污、推广农业面源污染治理技术等一系列措施，但依然无法彻底解决水污染的问题。因此，要想彻底解决水污染问题，仍需全社会的共同努力和长期持续的治理工作。

3 水质监测对水环境保护的作用

水质监测对水环境保护具有重要意义，主要体现在早期预警和及时响应、确保饮用水安全、生态环境保护、指导水污染治理、提高公众意识和参与度5 个方面。

3.1 早期预警和及时响应

水质监测可以帮助各方及早发现水体污染问题，预警潜在的风险，及时采取必要的措施应对。通过监测水体中的指标和参数，可以实时了解水质状况，对水质异常情况及时诊断和处理，避免水污染事故的发生，最大限度地保护水环境。

3.2 确保饮用水安全

水质监测是保障饮用水安全的基础。通过监测和评估水源地、水处理厂、供水管网中的水质，能够及时发现潜在的污染源和问题，并可及时采取适当的净化和处理措施，确保向居民提供安全、清洁的饮用水资源。

3.3 生态环境保护

水质是维持水生态系统健康的要素之一。通过水质监测，可以及时发现并评估水体中的污染物浓度和种类，以及污染物对水生生物生存和繁衍产生的影响，保障水生态系统的稳定，保护生物多样性。

3.4 指导水污染治理

水质监测提供了科学数据支持，为水污染治理提供指导。通过了解水体的污染状况、污染源和传输途径等信息，可以制定相应的治理措施和政策，并评估其效果。水质监测结果可用于制定环境保护法规和标准，推动污染源减排和水环境保护工作的开展。

3.5 提高公众意识和参与度

水质监测结果可用于公众教育和宣传，增强公众对水环境保护的意识和重视程度。公众可以通过了解水质监测数据，认识到自身行为对水环境的影响，从而更积极地参与到水污染防治工作中，共同促进水环境的保护和可持续利用。

4 水质监测的流程与方法

4.1 流程

水质监测的流程通常包括目标确定、采样计划制定、采样、样品保存和运输、实验室分析、数据处理和分析、结果报告和沟通7 个步骤。

4.1.1 目标确定

明确水质监测的目的和范围，确定监测的地点、频率和监测指标。

4.1.2 采样计划制定

设计合理的采样计划，包括采样点的选择、采样时间和频率等。确保采样具有代表性，并尽量减少人为因素对结果的影响。

4.1.3 采样

按照采样计划进行水样采集。采样过程要注意避免污染，使用干净的采样器具，采集足够数量的样品以进行分析。

4.1.4 样品保存和运输

采集的水样需要妥善保存并正确运输至实验室进行分析。确保样品在运输过程中不被污染、降解或改变特性。

4.1.5 实验室分析

将采集的水样送往专业实验室进行分析。根据监测目的和指标，进行物理、化学和生物学方面的分析，如pH、溶解氧、悬浮物、营养物质、重金属、有机污染物等的测定[2]。

4.1.6 数据处理和分析

对实验室得到的数据进行处理和分析。比较监测结果与水质标准或指标，评估水体的质量状况，判断是否存在污染问题，并进行趋势分析。

4.1.7 结果报告和沟通

将监测结果整理成报告，向相关部门、机构或公众进行报告和沟通。提供合适的建议和措施，推动水环境保护工作的开展。

4.2 方法

水质监测的方法多种多样，根据监测目的和监测指标的不同，可以选择适合的方法进行分析和评估。常见的水质监测方法有6 种，即现场测量法、标准方法、物理化学分析、生物学监测、分子生物学技术、现代分析仪器方法。

4.2.1 现场测量法

现场测量是一种快速、实时获得水质数据的方法。它可以使用便携式仪器对水样进行直接测量，如温度、pH、溶解氧、电导率、浊度等。现场测量法适用于需要迅速获得结果或进行现场监测的情况。

4.2.2 标准方法

标准方法是由相关机构或国家制定的用于水质监测的统一规范和程序。这些方法经过验证和标准化，具有较高的可信度和准确性。常见的标准方法包括美国公共卫生协会（APHA）的标准方法、欧洲联盟的EN 标准等[3]。

4.2.3 物理化学分析

物理化学分析方法用于测量水样中的各种物理和化学指标，如温度、pH、溶解氧、电导率、浊度、总溶解固体（TDS）、溶解性无机物、营养物质（氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐等）、重金属离子等。常用的方法包括光谱分析、电化学分析、原子吸收光谱等[4]。

4.2.4 生物学监测

生物学监测方法通过观察和评估水体中的生物指标来反映水质状况。如，通过测定水中浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类等水生生物的种类和数量来评估水体的富营养化程度及生态系统状况[5]。

4.2.5 分子生物学技术

分子生物学技术可以应用于水质监测中的微生物检测和污染源溯源等方面。如，聚合酶链式反应（PCR）和实时荧光定量PCR 可以用于检测细菌、病毒和寄生虫等微生物污染物；DNA 条形码技术可以用于鱼类和底栖动物物种鉴定等[6]。

4.2.6 现代分析仪器方法

现代分析仪器技术的发展使得水质分析更加精确和高效。如，质谱仪、色谱仪、气相/液相色谱质谱联用仪（GC-MS、LC-MS）等可以用于检测和分析水样中的有机污染物（农药、兽药、挥发性有机化合物等）[7]。

5 水质监测质量控制措施

5.1 现场质量控制

现场质量控制是水质监测中的关键环节，需要严格遵循标准操作程序和质量控制要求以确保准确性和可靠性。在取样和监测过程中，保持现场卫生至关重要，包括保持工作区域整洁,使用清洁的工具和设备，并定期清洁现场以防止污染。此外，避免交叉污染也非常重要，如避免不同样品之间的污染以及净、污样品之间的接触。正确使用采样设备，选择适当的采样器具，掌握正确的采样技术和采样深度，确保样品在采集过程中不受污染。通过遵守这些现场质量控制要求，可以最大程度地减少人为误差和样品污染，确保所得监测数据的准确性和可靠性。

5.2 样品保存和处理

在样品保存过程中，需要注意避免污染和样品变质。首先，合理选择保存温度十分重要，根据不同样品的特性，选择适当的温度来进行保存，如某些样品可能需要低温保存以防止微生物生长或化学反应的发生。其次，选择合适的保存容器非常关键，应选用无污染、密封良好的容器，以防外部污染物的进入。最后，控制保存时间，尽量缩短样品保存的时间，以减少样品中化学和生物变化的可能性。此外，保持样品的原始特性也是样品保存和处理过程中的重要目标，需要避免样品在保存过程中发生混合或分层现象，避免样品受到振荡或剧烈摇动，以确保样品的均匀性和稳定性。

5.3 并行样品和重复测量

并行样品采集指同时采集多个同一类型的样品，以确保样品的代表性和一致性。通过取多个并行样品，可以减少样品差异对监测结果的影响，从而提高结果的可靠性。另外，重复测量也是一种验证分析准确性和结果一致性的有效方法，通过对同一样品进行多次测量，可以评估测量结果之间的偏差和变异程度，若各次测量结果接近且变异较小，则可以认为监测结果具有较高的可靠性和一致性。并行样品采集和重复测量的使用可以帮助排除实验误差、设备误差或操作误差等因素对监测结果的影响[8]。通过这些措施，可以提高水质监测数据的准确性，提供更可靠的信息用于评估水质状况并制定相应的控制措施。

5.4 质量控制数据分析

在水质监测中，对监测数据进行质量控制数据分析是确保数据合理性和一致性的重要步骤，这种分析包括检查异常值、比对历史数据和计算相对偏差[9]。首先，检查异常值是识别和排除可能存在的异常数据的关键步骤。通过监测数据与正常范围或预期结果的比较，可以识别超出范围或与历史数据明显不符的异常值。这些异常值可能由于实验误差、设备问题或操作错误等原因引起，需要进一步检查、验证和处理。其次，比对历史数据也是质量控制数据分析的重要环节。将当前监测数据与历史数据进行比对，可以评估数据的一致性和变化趋势。通过比对，可以发现数据的长期趋势以及可能存在的周期性变化或季节性变化，从而判断数据是否符合正常变化规律。最后，计算相对偏差是一种常用的质量控制指标。通过计算当前监测数据与历史数据之间的相对偏差，可以评估数据的稳定性和一致性，较小的相对偏差表明数据的一致性较好，而较大的相对偏差可能需要进一步检查和分析。

6 水质监测未来发展展望

随着信息技术的发展，水质监测在未来将会朝着自动化和实时监测、多参数监测、数据集成和分析、智能决策支持、精细化监管和治理、公众参与和透明度提升等方向发展。

6.1 自动化和实时监测

随着技术的不断进步，水质监测将更加自动化和实时化。传感器和数据采集设备的发展将使得监测过程更加高效、准确，并且可以实时获取监测数据。这将有助于快速发现水环境异常情况并及时采取措施。

6.2 多参数监测

传统的水质监测通常只关注少数几个参数，如水体中的溶解氧、pH、氨氮等。未来水质监测将会越来越多元化，涵盖更多关键参数，如重金属、有机物污染物、微塑料等，以全面评估水质状况。

6.3 数据集成和分析

未来水质监测将注重数据的集成和分析。通过整合不同来源的监测数据，如传感器数据、卫星遥感数据、社区监测数据等，结合人工智能和大数据分析技术，可以更好地理解水环境的复杂性、趋势和影响因素。

6.4 智能决策支持

基于数据集成和分析，未来水质监测将提供更多智能化的决策支持。通过模型预测、风险评估等技术，可以提供针对性的建议和措施，帮助决策者进行科学决策，有效管理和保护水环境。

6.5 精细化监管和治理

未来水质监测将趋向于精细化监管和治理。基于实时监测数据和综合分析结果，可以实现对不同水域、水体的差异化管理，制定有针对性的保护措施和管理策略。

6.6 公众参与和透明度提升

未来水质监测会加大鼓励公众的参与，并加强信息的透明度。公众可以通过手机应用、在线平台等方式获取水质监测数据，提高对水环境质量的关注度，并与政府和相关机构共同参与水环境保护行动。同时，水质监测在未来将会更加智能化、全面化和精细化。技术的发展将为水环境保护提供更好的支持，促进水资源管理和保护工作的可持续开展。

结语

水质监测作为水环境保护的重要手段，发挥着至关重要的作用。通过监测水体中的污染物质、生物指标和物理化学参数，可以及时发现和评估水环境的变化情况，并为制定合理的环境保护政策和措施提供科学依据。同时，加强水质监测还能够促进公众对水环境问题的关注和参与，形成全社会共同参与保护水环境的合力。因此，必须认识到水质监测的重要性，并采取有效措施，加强水质监测工作，为水环境的保护作出积极贡献。